(57)【要約】【課題】ベース基板への設置範囲の制約が少ない小形で光・電気複合基板及びその製造方法を提供すること。【解決手段】光・電気複合基板１０は、光導波路２０と、光導波路２０が配置された板状のフレキシブル基板４０と、光電気変換素子６０と、を備える。フレキシブル基板４０は、フレキシブル基板４０の厚さ方向からみて光導波路２０が配置された範囲の配置部４６と光導波路２０が配置されない範囲の非配置部４４とを有する。フレキシブル基板４０は、光導波路２０が積載された表面４３のうち、配置部４６の表面４３に形成され、ベース基板電極８６に電気的に接続するためのフレキシブル基板接続電極４８を有する。【選択図】図１
2013068650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板に形成されたベース基板電極に電気的に接続される光・電気複合基板であって、
下部クラッド層と前記下部クラッド層に積層され、光ファイバーの端部が光学的に接続されるコアと前記コアの光路上に形成されたミラーとを有する光導波路と、
前記光導波路が配置された板状のフレキシブル基板であって前記フレキシブル基板の厚さ方向からみて前記光導波路が配置された範囲の配置部と前記光導波路が配置されない範囲の非配置部とを有するフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板に配置された光電気変換素子であって前記ミラーからの光信号を受光する受光部及び前記ミラーへ光信号を発光する発光部の少なくともいずれかを有する光電気変換素子と、を備え、
前記フレキシブル基板は、前記配置部の表面のうち前記光導波路が形成されている側の表面に形成され、前記光電気変換素子に電気的に接続したフレキシブル基板接続電極であって前記ベース基板電極に電気的に接続するためのフレキシブル基板接続電極を有する、光・電気複合基板。
【請求項２】
請求項１に記載の光・電気複合基板と、前記ベース基板とを備え、
前記ベース基板電極は、前記ベース基板の表面のうち前記ベース基板の周囲近傍以外の表面に形成されている光電気回路基板。
【請求項３】
さらに、前記ベース基板と前記フレキシブル基板との間に配置された導通部材を備え、前記導通部材は、前記ベース基板電極と前記フレキシブル基板接続電極との間に電気的に接続する導通体を有する、請求項２に記載の光電気回路基板。
【請求項４】
前記導通部材は、前記光導波路を挟むように配置された一対の受け部を有する、請求項３に記載の光電気回路基板。
【請求項５】
前記導通部材は、前記光導波路において、前記光ファイバーの端部がある側と反対側の端部に当接する当接部を有する、請求項３又は４に記載の光電気回路基板。
【請求項６】
請求項３又は４に記載の光電気回路基板の製造方法であって、
前記ベース基板電極と前記導通体との間を、前記ベース基板電極に配置されたはんだボールをリフローにより溶融させて電気的に接続させる工程と、
前記導通体と前記フレキシブル基板接続電極との間を、前記導通体の上部に配置されたはんだボールをリフローにより溶融させて電気的に接続させる工程とを備える製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光・電気複合基板、光電気回路基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電子素子間や複数の配線基板間の高速・高密度信号伝送において、従来の電気配線による伝送では、電気信号の相互干渉や減衰が障壁となり、電子素子間や配線基板間の高速・高密度化の限界が見え始めている。
そこで、電気信号による高速・高密度化の限界を打ち破るため電子素子間や配線基板間を光で接続する技術、いわゆる光インターコネクションが提案されており、光インターコネクションの実用化に向けて、電気配線と光配線との複合化に関して種々の検討が行われている。
電子素子間や配線基板間を接続する光伝送路としては、光ファイバーに比べ、配線の自由度が高く、かつ、高密度化が可能な光導波路を用いることが望ましく、中でも、加工性や経済性に優れたポリマー材料を用いた光導波路が有望であり、またその光導波路を備えた光・電気複合基板、光電気回路基板も有望である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、図４に示すように、光電気回路基板１００は、光・電気複合基板１７０とベース基板１８０とを備える。光・電気複合基板１７０は、光導波路１２０と、光導波路１２０が積層された透過性を有するフレキシブル基板１４０と、光電気変換素子１６０とを備える。光導波路１２０には、光ファイバー９０が光学的に接続される。フレキシブル基板１４０には、光ファイバー９０からの光信号Ｌを受光し電気に変換し、また、電気を光に変換し光ファイバー９０へ光信号Ｌを発光する光電気変換素子１６０が載置される。
光導波路１２０の端部１２１は、光電気変換素子１６０が、フレキシブル基板１４０に形成された電極１４２及びＦＰＣ用コネクタ２００に形成された電極２１２を介して、ベース基板１８０の電気回路（図示せず）に電気的に接続するように、ベース基板１８０に形成されたＦＰＣ用コネクタ２００の差し込み口２１０に差し込まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０５２２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＦＰＣ用コネクタ２００は、ベース基板１８０の周囲の近傍（例えば、ベース基板１８０の周囲から寸法Ｃの範囲）に設けられているので、ベース基板１８０に対する光・電気複合基板１７０の位置は制約される。
また、ＦＰＣ用コネクタ２００の差し込み口２１０は、光・電気複合基板１７０の光導波路１２０の端部１２１をベース基板１８０の広がる水平方向Ｓに差し込むように形成されているので、ＦＰＣ用コネクタ２００の高さ寸法Ｈは、光導波路１２０の厚さ寸法ｈよりも大きい。また、ＦＰＣ用コネクタ２００の結合部の幅寸法Ｂは、ＦＰＣ用コネクタ２００の差し込み口２１０の電極幅寸法ｂ１に依拠し、ＦＰＣ用コネクタ２００の差し込み口２１０深さ寸法ｂよりも大きい。
したがって、光・電気複合基板１７０の設置には多くの制約があり、光・電気複合基板１７０を用いた光電気回路基板１００を小さく設計することは難しいことが多い。
【０００６】
本発明は、ベース基板への設置範囲の制約が少ない小形の光・電気複合基板、光電気回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光・電気複合基板は、ベース基板に形成されたベース基板電極に電気的に接続される基板である。光・電気複合基板は、下部クラッド層と前記下部クラッド層に積層され、光ファイバーの端部が光学的に接続されるコアと前記コアの光路上に形成されたミラーとを有する光導波路と、前記光導波路が配置された板状のフレキシブル基板であって前記フレキシブル基板の厚さ方向からみて前記光導波路が配置された範囲の配置部と前記光導波路が配置されない範囲の非配置部とを有するフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板に配置された光電気変換素子であって前記ミラーからの光信号を受光する受光部及び前記ミラーへ光信号を発光する発光部の少なくともいずれかを有する光電気変換素子と、を備える。前記フレキシブル基板は、前記配置部の表面のうち前記光導波路が形成されている側の表面に形成され、前記光電気変換素子に電気的に接続したフレキシブル基板接続電極であって前記ベース基板電極に電気的に接続するためのフレキシブル基板接続電極を有する。
【０００８】
本発明に係る光電気回路基板は、上記の光・電気複合基板と、前記ベース基板とを備える。前記ベース基板電極は、前記ベース基板の表面のうち前記ベース基板の周囲近傍以外の表面に形成されている。
【０００９】
本発明に係る光電気回路基板は、さらに、前記ベース基板と前記フレキシブル基板との間に配置された導通部材を備えてもよい。この場合、前記導通部材は、前記ベース基板電極と前記フレキシブル基板接続電極との間に電気的に接続する導通体を有する。
【００１０】
前記導通部材は、前記光導波路を挟むように配置された一対の受け部を有することが好ましい。
【００１１】
前記導通部材は、前記光導波路において、前記光ファイバーの端部がある側と反対側の端部に当接する当接部を有することが好ましい。
【００１２】
本発明に係る光電気回路基板の製造方法は、前記ベース基板電極と前記導通体との間を、前記ベース基板電極に配置されたはんだボールをリフローにより溶融させて電気的に接続させる工程と、前記導通体と前記フレキシブル基板接続電極との間を、前記導通体の上部に配置されたはんだボールをリフローにより溶融させて電気的に接続させる工程とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光電気変換素子に電気的に接続したフレキシブル基板接続電極は光導波路が形成されている側の表面に形成されているので、光・電気複合基板は、ベース基板への設置範囲の制約を受けずに、ベース基板に積層するように取り付けることができる。このとき、光ファイバーはベース基板の上方を跨ぐように光導波路に接続される場合があるが、光ファイバーとベース基板の電気回路との間には、浮遊回路が形成されることはない。
このため、本発明によれば、ベース基板への設置範囲の制約が少ない小形の光・電気複合基板、光電気回路基板及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る光・電気複合基板及び光電気回路基板の分解斜視図である。
【図２】図１に示す光・電気複合基板及び光電気回路基板の断面図である。
【図３】本発明に係る別の光・電気複合基板及び光電気回路基板の断面図である。
【図４】従来の光・電気複合基板及び光電気回路基板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１及び図２を参照して、本発明に係る光・電気複合基板１０及びそれを備えた光電気回路基板１の説明をする。
【００１６】
（光電気回路基板）
図１に示すように、光電気回路基板１は、光・電気複合基板１０と、ベース基板８０と、光・電気複合基板１０とベース基板８０との間に配置された導通部材７０と、を備える。
【００１７】
（光・電気複合基板）
光・電気複合基板１０は、ベース基板８０に形成されたベース基板電極８６に電気的に接続されるように、また、図２に示すように、クラッド９２及びクラッド９２に包まれたコア９４からなる光ファイバー９０に光学的に接続されるように、構成されている。
図１に示すように、光・電気複合基板１０は、略矩形状の光導波路２０と、光導波路２０よりも大きいサイズの板状のフレキシブル基板４０と、光電気変換素子６０と、を備える。
【００１８】
（光導波路）
図２に示すように、光導波路２０は、板状のフレキシブル基板４０に配置され、四角い板状の下部クラッド層２２と、下部クラッド層２２に積層された複数のコア２４と、複数のコア２４の光路上に形成されたミラー２８と、複数のコア２４を覆うように下部クラッド層２２に積層された上部クラッド層２６とを有する。複数のコア２４の端部は、それぞれ、複数の光ファイバー９０の端部９６に露出しているコア９４と光学的に接続できるよう、上部クラッド層２６及び下部クラッド層２２から露出している。
下部クラッド層２２は、表面が平坦な板状に形成されている。下部クラッド層２２は、寸法安定性がありかつ厚さのある材料で形成されることが好ましい。
複数のコア２４は、各コア２４が互いに並行に延びるように、下部クラッド層２２の同一の表面に形成されている。各コア２４は、矩形の断面形状を有する細長い形状を有する。
ミラー２８は、光信号の光路を反射するように、下部クラッド層２２、コア２４及び上部クラッド層２６に形成されている。ミラー２８は、厚さ方向Ａと直交する方向、すなわち、コア２４を横切る方向に延びる断面がＶ字形状の溝に、金、アルミ等の金属が蒸着されたものである。
【００１９】
（フレキシブル基板）
図１に示すように、フレキシブル基板４０は、光導波路２０よりも大きく、透過性のある材料で形成された板状の基板である。フレキシブル基板４０の一方の表面４３には光導波路２０が配置され、他方の表面４２には光電気変換素子６０が配置されている。
フレキシブル基板４０は、フレキシブル基板４０の厚さ方向Ａからみて光導波路２０が配置された範囲の配置部４６と光導波路２０が配置されない範囲の非配置部４４とを有する。
フレキシブル基板４０の非配置部４４の表面４３には、光電気変換素子６０に電気的に接続した複数のフレキシブル基板接続電極４８が形成されている。したがって、複数のフレキシブル基板接続電極４８と光導波路２０とは、フレキシブル基板４０において、同じ表面４３に形成されている。
本実施形態においては、光導波路２０は、フレキシブル基板４０の厚さ方向Ａからみて非配置部４４が凹形状となるように、フレキシブル基板４０の表面４３の略中央に配置されている。また、複数のフレキシブル基板接続電極４８は、２つのフレキシブル基板接続電極群に分けられている。２つフレキシブル基板接続電極群の複数のフレキシブル基板接続電極４８は、それぞれ、光導波路２０に差し込まれた光ファイバー９０の差し込み方向に並行になるように、光導波路２０の一方の側面２０ａ及び他方の側面２０ｂの近傍に１列に並んでいる。
【００２０】
（光電気変換素子）
図１に示すように、光電気変換素子６０は、フレキシブル基板４０の他方の表面４２のうち配置部４６に配置され、図２に示すように、ミラー２８からの光信号Ｌを受光する受光部６２と、ミラー２８へ光信号Ｌを発光する発光部６４とを有する。光電気変換素子６０は、受光部６２で受光した光信号Ｌに応じて電気信号をフレキシブル基板接続電極４８に出力し、また、フレキシブル基板接続電極４８から受信した電気信号に応じて発光部６４から光信号Ｌを発光する。
【００２１】
（ベース基板）
図１に示すように、ベース基板８０は、フレキシブル基板４０よりも大きい板状の基板であり、その表面８２には、複数のベース基板電極８６が形成されている。
複数のベース基板電極８６は、それぞれ、複数のフレキシブル基板接続電極４８に電気的に接続できるように、複数のベース基板電極８６は２つのベース基板電極群に分けられて表面８２に形成されている。２つのベース基板電極群の一方と他方との間には、厚さ方向Ａからみて、少なくとも光導波路２０が配置できる程度の領域８３がある。各ベース基板電極群の複数のベース基板電極８６は、複数のフレキシブル基板接続電極４８と同様に、１列に並んでいる。
【００２２】
（導通部材）
図１に示すように、導通部材７０は、厚さ方向Ａからみて、導通部材７０に対する光導波路２０の位置が定まるように、光導波路２０の幅方向（厚さ方向Ａ及び光ファイバー９０が差し込まれる方向Ｓの両方に直交する方向）に間をおいてベース基板８０の表面８２に配置された受け部７４、７５と、光導波路２０において、光ファイバー９０の端部９６がある側と反対側の端部２１に当接する当接部７６とを有する凹形状に形成されている。
図２に示すように、導通部材７０は、複数のベース基板電極８６と複数のフレキシブル基板接続電極４８との間を、それぞれ、電気的に接続する複数の導通体７２を有する。複数の導通体７２と複数のフレキシブル基板接続電極４８との間は、それぞれ、例えば、複数のリフローしたはんだボール５４によって電気的に接続させることが好ましい。同様に、複数のベース基板電極８６と複数の導通体７２との間は、それぞれ、例えば、複数のリフローしたはんだボール５２によって電気的に接続させることが好ましい。
複数の導通体７２は、２つの導通体群に分けられ、一方の導通体群の複数の導通体７２は受け部７４に形成され、他方の導通体群の複数の導通体７２は受け部７５に形成されている。
各導通体７２は、例えば、導通部材７０の厚さ方向に貫通する貫通穴に充填された導電性体であることが好ましい。
【００２３】
（製造方法）
以上の光電気回路基板１は、例えば、以下のようにして製造することができる。
まず、公知の製造方法により、フレキシブル基板４０及びフレキシブル基板４０に積層された光導波路２０を備えた光・電気複合基板１０を製造する。
これにより、フレキシブル基板４０の中央に光導波路２０が配置され、また、光導波路２０と複数のフレキシブル基板接続電極４８とが同じ表面４３に形成された光・電気複合基板１０を得る。このとき、光・電気複合基板１０は、光導波路２０の両側はに、それぞれ、ベース基板電極群の複数のベース基板電極８６が配置している。
【００２４】
次に、公知の製造方法により、導通部材７０を製造する。導通部材７０は、例えば、光導波路２０と同様の材料や製造方法で製造することが好ましい。
【００２５】
次に、公知の製造方法により、ベース基板８０を製造する。ベース基板８０の表面８２には、複数のベース基板電極８６が形成される。
【００２６】
次に、複数のベース基板電極８６と複数の導通体７２との間が電気的に接続するように、ベース基板８０に導通部材７０を積載する。まず、公知の方法により、ベース基板電極８６の上に複数のはんだボール５２を配置させる。次いで、複数のベース基板電極８６がそれぞれ複数のはんだボール５２に接触するように、導通部材７０をベース基板８０に載置する。次いで、公知の方法により、その複数のはんだボール５２をリフローにより溶融させて、それぞれ、複数のベース基板電極８６と複数の導通体７２との間を電気的に接続させる。これにより、導通部材７０は、簡単に、かつ、精度良くベース基板８０に積載される。
【００２７】
次に、複数のフレキシブル基板接続電極４８と複数の導通体７２との間が電気的に接続するように、光・電気複合基板１０を導通部材７０に積載する。まず、公知の方法により、導通部材７０の上に複数のはんだボール５４を配置させる。次いで、複数のフレキシブル基板接続電極４８がそれぞれ複数のはんだボール５４に接触するように、光・電気複合基板１０を導通部材７０に載置する。
このとき、導通部材７０は、光導波路２０を間に配置可能に一対の受け部７４、７５、及び、当接部７６を有するので、光導波路２０を一対の受け部７４、７５及び当接部７６に接触させることによって光導波路２０は導通部材７０に対して高い精度で位置決めされる。これにより、光・電気複合基板１０は、簡単に、かつ、精度良く導通部材７０に載置される。
次いで、公知の方法により、その複数のはんだボール５４をリフローにより溶融させて、それぞれ、複数のフレキシブル基板接続電極４８と複数の導通体７２との間を電気的に接続させる。このとき、リフローによって複数のはんだボール５４が溶けると、光・電気複合基板１０は、導通部材７０に対して水平方向に移動可能な浮いた状態になる。しかし、光導波路２０は、一対の受け部７４、７５及び当接部７６に接触しているので、光・電気複合基板１０が導通部材７０に対して水平方向にほとんど移動しない。
これにより、光・電気複合基板１０は、簡単に、かつ、精度良く導通部材７０に積載される。
【００２８】
以上の説明から明らかなように、光電気変換素子６０に電気的に接続した複数のフレキシブル基板接続電極４８は、光導波路２０が形成されている側の表面４３に形成されているので、光・電気複合基板１０は、ベース基板８０への設置範囲の制約を受けずに、ベース基板８０に積層するように取り付けることができる。
【００２９】
また、図２に示すように、光ファイバー９０はベース基板８０の上方を跨ぐように光導波路２０に接続される場合があるが、光ファイバー９０には電気信号が流れることがないので、光ファイバー９０とベース基板８０の電気回路との間には、浮遊回路が形成されることはない。
また、光・電気複合基板１０を設置するための厚さ方向のスペースは、光・電気複合基板１０の大きさで済み、図４に示すＦＰＣ用コネクタ２００の高さ寸法Ｈのような大きな空間を必要としない。
また、光・電気複合基板１０をベース基板８０に積載するときは、いずれも、厚さ方向Ａに積層するだけよく、図４に示すように、光導波路１２０を水平方向Ｓに移動させる必要が無い。したがって、従来必要であった、光導波路１２０を水平方向Ｓに移動させるための空間は、不要になり、その空間分、光電気回路基板１を小型化することができる。
【００３０】
図３を参照して、本発明に係る別の光電気回路基板１ａの説明をする。
図３に示すように、光電気回路基板１ａは、光導波路２０と、フレキシブル基板４０と、光電気変換素子６０と、を備える光・電気複合基板１０を用いる点で光電気回路基板１と同じ構成を有するが、導通部材７０が導通部材７０ａに替わっている点で異なる。
導通部材７０ａは、複数のはんだボール５６で構成されている。各はんだボール５６の大きさは、隣接するはんだボール５６に電気的に接触しない大きさである。
複数のはんだボール５６は、それぞれ、複数のベース基板電極８６に形成され、また、複数のはんだボール５６には、それぞれ、複数のフレキシブル基板接続電極４８が配置される。
【００３１】
そして、所定の温度で複数のはんだボール５６をリフローすることにより、複数のベース基板電極８６と複数のフレキシブル基板接続電極４８とは、それぞれ、複数のはんだボール５６を介して電気的に接続される。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ  厚さ方向
Ｌ  光信号
Ｓ  水平方向
１、１ａ  光電気回路基板
１０  光・電気複合基板
２０  光導波路
２２  下部クラッド層
２４  コア
２６  上部クラッド層
２８  ミラー
４０  フレキシブル基板
４４  非配置部
４６  配置部
４８  フレキシブル基板接続電極
５２  はんだボール
５４  はんだボール
５６  はんだボール
６０  光電気変換素子
６２  受光部
６４  発光部
７０、７０ａ  導通部材
７２  導通体
７４、７５  受け部
７６  当接部
８０  ベース基板
８６  ベース基板電極
９０  光ファイバー
【図１】
2013068650.tif 000003
【図２】
2013068650.tif 000004
【図３】
2013068650.tif 000005
【図４】
2013068650.tif 000006